哈工大机械设计大作业-轴系部件-5.1.3

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1、一、设计题目设计带式运输机中的齿轮传动：带式运输机的传动方案如下图所示，机器运行平稳、单向回转、成批生产，其他数据参见下方表格。方案电动机工作功率Pd/kW电动机满载转速nm/(r/min)工作机的转速nw/(r/min)第一级传动比i1轴承座中心高H/mm最短工作年限工作环境5.1.3396011021805年2班室外、有尘二、选择齿轮材料、热处理方式、精度等级考虑到带式运输机为一般机械，且仅有一级齿轮减速传动，故大、小齿轮均选用40Cr合金钢，调质处理，采用软齿面。大小齿面硬度为241~286HBW，平均硬度264HBW。由要求，该齿轮传动按8

2、级精度设计。三、初步计算传动主要尺寸本装置的齿轮传动为采用软齿面开式传动，齿面磨损是其主要失效形式。其设计准则按齿根疲劳强度进行设计，并考虑磨损的影响将模数增大10%~15%。齿根弯曲疲劳强度设计公式;m≥32KT1ϕdz12∙YFYsYε[σ]F6式中YF——齿形系数，反映了轮齿几何形状对齿根弯曲应力σF的影响。Ys——应力修正系数，用以考虑齿根过度圆角处的应力集中和除弯曲应力以外的其它应力对齿根应力的影响。Yε——重合度系数，是将全部载荷作用于齿顶时的齿根应力折算为载荷作用于单对齿啮合区上界点时的齿根应力系数。[σ]F——许用齿根弯曲应力。1.

3、小齿轮传递的转矩T1=9.55×106×P1n1p1=η1η2Pd根据参考文献[2]表9.1，取η1=0.96，η2=0.97。由此P1=η1η2Pd=0.96×0.97×3=2.7936KWT1=9.55×106×P1n1=9.55×106×2.79369602=55581N∙mm2.齿数Z的初步确定为了避免根切，选小齿轮z1=17，设计要求中齿轮传动比i=n1nw=960/2110=4.3636，故z2=i×z1=4.3636×17=74.1818，取z2=75。此时的传动比误差为ε=i-i0i×100%=4.3636-75/174.3636×

4、100%=1.1%<5%满足误差要求，故可用。3.载荷系数K的确定由于v值未知，Kv不能确定，故可初选载荷系数Kt=1.1~1.8，本设计中初选Kt=1.4。4.齿宽系数ϕd的确定根据参考文献[1]表8.6，齿轮在轴承上为悬臂布置，软齿面，选取齿宽系数ϕd=0.35。5.齿形系数YF和应力修正系数Ys的确定根据参考文献[1]图8.19，YF1=2.95，YF2=2.25。根据参考文献[2]图8.20，Ys1=1.52，Ys2=1.76。6.重合度系数Yε的确定对于标准外啮合直齿圆柱齿轮传动，端面重合度εα=1.88-3.21z1+1z2=1.88-

5、3.2117+175=1.6491Yε=0.25+0.75εα=0.25+0.751.6491=0.727.许用弯曲应力[σ]F的确定6[σ]F=σFlimYNSF式中σFlim——计入了齿根应力修正系数之后,试验齿轮的齿根弯曲疲劳极限应力，根据参考文献[1]图8.28，取σFlim1=σFlim2=300MPa。SF——齿根弯曲强度计算的安全系数；与疲劳点蚀相比，断齿的后果更为严重，故一般取SF=1.25。YN——弯曲强度计算的寿命系数。小齿轮与大齿轮的应力循环次数可按下式计算：N=60naLhn——齿轮转速，r/min;a——齿轮转一周，同一侧

6、齿面啮合的次数；Lh——齿轮的工作寿命，h；因此，N1=60×480×1×5×250×2×8=5.76×108hN2=N1i=5.76×1084.3636=1.32×108h根据参考文献[1]图8.30，取YN1=YN2=1.0。因此，需用弯曲应力：[σ]F1=[σ]F2=σFlimYNSF=300×1.01.25=240MPa根据参考文献[1]YF1YS1[σ]F1=2.95×1.52240=0.01868YF2YS2[σ]F2=2.25×1.76240=0.0165因此，YFYS[σ]F=maxYF1YS1[σ]F1,YF2YS2[σ]F2=0

7、.01868综上，可初算模数：m≥32KT1ϕdz12∙YFYsYεσF=32×1.4×555810.35×172×0.01868×0.72=2.746mm对于开式齿轮传动，为考虑齿面磨损，要将上式计算出来的模数m后，增大10%~15%，即m=1+15%×2.746=3.157mm一、计算传动尺寸1.计算载荷系数K设计要求机器工作平稳，由参考文献[1]表8.3查得使用系数KA=1.00。6v=πdn60×1000=πmz1n160×1000=π×3.157×17×48060×1000=1.349m/s由参考文献[1]图8.7得动载荷系数Kv=1.1

8、5。由参考文献[1]图8.11得齿向载荷分布系数Kβ=1.10。由参考文献[1]表8.4得齿间载荷分布系数Kα=1.1。K